真实感和实时性是所有虚拟现实仿真应用追求的两个目标，两者相互共存、相互制约。在群组运动角色仿真中，真实感体现为角色变形结果的真实感和运动动作的真实感，实时性体现为角色变形的实时性和绘制的实时性。随着计算机软、硬件的发展，人们对计算机生成场景的真实感需求不断提高，高度真实感的处理与绘制需要大量的计算；另一方面，满足交互需求的实时场景绘制是保证虚拟环境沉浸感的关键性环节。虚拟现实对真实感和实时性的要求，决定了处理便捷、渲染快速、效果逼真的仿真方法是其重要研究内容。
随着虚拟现实技术的发展，数字化运动仿真技术日趋成熟，其应用也被迅速推广，大规模群组运动角色仿真技术开始成为虚拟现实领域新兴的研究热点，同时，仿真领域和其他计算机应用领域相互交叉、相互融合成为了一种趋势。在大量非仿真专业领域的应用系统中，运动角色快速仿真技术得到了广泛应用，如团体操、大型操、文艺表演、阅兵演习、会场排练等大型队形编排项目。这些项目常使用虚拟现实技术进行创意呈现，以及时发现和修改其中的问题，从而达到最佳效果。这种现代化手段不仅帮助提高创意空间，而且节约人力物力、提高效率。“以人为本”，以人为主要的研究对象，是以后的发展趋势，随着这一趋势的发展，仿真系统中运动角色仿真的重要意义也必然越来越得到扩展和加深。
对于运动角色的群体行为仿真，法国的Eric Bouvier[3]使用粒子模拟仿真对象，利用粒子系统建立人群运动模型。Franco[4]利用图像渲染技术实现虚拟社区仿真。瑞士Soraia[5，6]等人提出Vi Crowd模型，定义了虚拟角色群体仿真的三个不同层次集合：群体、团队和个体。在国内的相关研究领域中，中科院计算所的王兆其教授[7]等人研究了关于大规模虚拟人的仿真技术。
实现大规模角色群组运动仿真，需要解决两类关键技术问题：
（1）研究并建立单个运动角色的动态仿真模型，即如何更真实地完成对运动过程的模拟。这需要有两个先决条件：接近于真实世界的运动数据和快速的变形算法，人眼对运动过程差别具有高度敏感性，稍有差别的运动动作就将影响运动角色仿真的视觉效果。
（2）研究大规模群组运动角色的快速绘制，即如何将大规模的角色群组运动逼真地展现出来。角色群组运动仿真涉及角色数量多，需要实现大量角色的实时绘制，以呈现运动角色的各种姿态和整体运动效果。
大规模角色群组运动仿真的技术结构如图2-1所示。
图2-1 大规模角色群组运动仿真的技术结构(www.xing528.com)
在整个仿真流程中，角色动作获取过程负责提供接近于现实世界中的动作数据；模型变形部分提供快速的适用于多角色同时变形的方法，其中根据所变形的对象分为二维角色变形和三维角色变形；角色场景渲染完成大规模群组运动角色的实时绘制。这几部分以模型变形技术为中心，分别解决了运动动作配置繁琐、变形方法不适应大数量级的角色变形和大规模角色群组的绘制实时性难以保障等问题。
大规模角色群组运动仿真涉及的相关技术如图2-2所示。
图2-2 大规模角色群组运动仿真涉及的相关技术
（1）角色动作驱动技术。传统的运动数据建立方法包括关键帧动画[8]、专业设备运动捕捉[9]和基于物理的动画[10]三类，近年来基于视频的动作获取[11]也已成为计算机视觉研究中的热点问题。
（2）角色模型变形技术。传统的模型变形包括Morphing变形[12]、FFD（Free-Form Deformation）自由体变形[13]、基于骨骼的变形[14]和基于物理的变形等几种方法，最近基于覆盖网格的图像变形[15]方法和细节保持（Detail-Preservation）[16]的模型变形方法已成为主流。
（3）大量角色快速绘制技术。虽然目前计算机性能得以很快的提高，但随着场景规模的增大，大量运动角色的实时绘制仍然存在困难。LOD细节层次技术[17]、点渲染技术[18]和基于图像的渲染技术[19]等都被用于解决该问题。
（4）图形硬件加速技术。图形硬件由于可编程性和并行性成为一种必要的加速手段，图形硬件加速途径主要包括两类：一类是图形加速绘制[20]，主要通过GPU改变几何模型的顶点或像素属性；另一类是GPGPU（General Purpose Com-putaion on GPU，基于GPU的通用计算）普适计算[21]，用于通过GPU执行通用计算功能。
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